1、LED 与 蓝 宝 石 衬 底LED（Light-Emitting Diode，缩 写 LED）是 发 光 二 极 管 的 简 称 。发 光 二 极 管 的 发 光 效 率 是 白 炽 灯 的 10 倍 ，其 寿 命 可 达 10 以 上 ，具 有 节 能 和 体 积 小 的 特 点 ，产 品 主 要 用 于 液 晶 电 视 机 、汽 车 、照 明 、交 通 信 号 、景 观 及 显 示 牌 。2009 年 下 半 年 开 始 ，LED 市 场 出 现 大 飞 跃 ，作 为 高 成 长 性 的新 兴 产 业 ，预 计 到 2015 年 ，LED 产 业 规 模 将 突 破 5000 亿 元 ，
2、其中 普 通 照 明 行 业 1600 亿 元 ，大 尺 寸 液 晶 电 视 背 光 行 业 1200 亿 元 ，汽 车 照 明 行 业 200 亿 元 、普 通 照 明 行 业 1600 亿 元 ，景 观 、显 示 等行 业 1000 亿 元 。LED 产 业 链 条 大 致 可 以 分 为 三 个 部 分 ，分 别 是 上 游 基 片 生 长 、外 延 片 制 造 ，中 游 的 芯 片 封 装 和 下 游 的 应 用 产 品 。在 整 个 产 业 链中 ，最 核 心 的 部 分 在 基 片 生 长 和 外 延 片 制 造 环 节 ，二 者 技 术 含 量比 较 高 ，占 全 行 业 近 7
3、0%的 产 值 和 利 润 。LED 的 核 心 部 分 是 外 延 片 。蓝 绿 光 LED 是 在 蓝 宝 石 基 片 上生 长 GaN（氮 化 镓 ）形 成 PN 结 ，见 图 1。图 1 LED 外 延 片 结 构（2）几 种 LED 衬 底 ：当 前 用 于 GaN 基 LED 的 衬 底 材 料 比 较 多 ，但 是 能 用 于 商 品化 的 衬 底 目 前 只 有 两 种 ，即 蓝 宝 石 和 碳 化 硅 衬 底 。蓝 宝 石 （Al2O3）通 常 ，GaN 基 材 料 和 器 件 的 外 延 层 主 要 生 长 在 蓝 宝 石 衬 底 上 。蓝 宝 石 衬 底 有 许 多 的
4、优 点 ：首 先 ，蓝 宝 石 （Al2O3）衬 底 的 生 产 技 术成 熟 、价 格 适 中 ，化 学 稳 定 性 好 、不 吸 收 可 见 光 、器 件 质 量 较 好 ；其 次 ，蓝 宝 石 的 稳 定 性 很 好 ，能 够 运 用 在 高 温 生 长 过 程 中 ；最 后 ，蓝 宝 石 的 机 械 强 度 高 ，易 于 处 理 和 清 洗 。因 此 ，大 多 数 工 艺 一 般 都以 蓝 宝 石 作 为 衬 底 。但 蓝 宝 石 导 热 性 差 的 缺 点 ，在 大 功 率 器 件 中显 得 突 出 。碳 化 硅 衬 底除 了 Al2O3衬 底 外 ，目 前 用 于 氮 化 镓 生
5、长 衬 底 就 是 SiC，它 在市 场 上 的 占 有 率 位 居 第 2，目 前 还 未 有 第 三 种 衬 底 用 于 氮 化 镓LED 的 商 业 化 生 产 。采 用 SiC 材 料 作 为 衬 底 制 作 的 器 件 的 导 电 和导 热 性 能 都 非 常 好 ，有 利 于 做 成 面 积 较 大 的 大 功 率 器 件 。但 不 足方 面 也 很 突 出 ，如 价 格 太 高 、晶 体 质 量 难 以 达 到 Al2O3 和 Si 那 么好 、机 械 加 工 性 能 比 较 差 。相 对 于 蓝 宝 石 衬 底 而 言 ，碳 化 硅 制 造 成本 较 高 。硅 衬 底在 硅 衬 底 上 制 备 发 光 二 极 管 是 LED 领 域 梦 寐 以 求 的 事 情 ，但目 前 在 Si 衬 底 上 很 难 得 到 无 龟 裂 及 器 件 级 质 量 的 GaN 材 料 。硅衬 底 对 光 的 吸 收 严 重 ，LED 节 能 灯 出 光 效 率 低 。
